Sign In

תאי דלק ממברנה חילופי פרוטון

Overview

מקור: מעבדות של מרגרט וורקמן וקימברלי פריי - אוניברסיטת דפול

ארצות הברית צורכת כמות גדולה של אנרגיה – הקצב הנוכחי הוא סביב 97.5 quadrillion BTUs בשנה. הרוב המכריע (90%) של אנרגיה זו מגיע ממקורות דלק שאינם מתחדשים. אנרגיה זו משמשת לחשמל (39%), תחבורה (28%), תעשייה (22%), ושימוש למגורים/מסחר (11%). מכיוון שלעולם יש אספקה מוגבלת של מקורות לא מתחדשים אלה, ארצות הברית (בין היתר) מרחיבה את השימוש במקורות אנרגיה מתחדשת כדי לענות על צורכי האנרגיה העתידיים. אחד המקורות האלה הוא מימן.

מימן נחשב למקור דלק מתחדש פוטנציאלי, משום שהוא עומד בקריטריונים חשובים רבים: הוא זמין בבית, יש בו מעט מזהמים מזיקים, הוא חסכוני באנרגיה וקל לרתום אותו. בעוד מימן הוא היסוד הנפוץ ביותר ביקום, הוא נמצא רק בצורה מורכבת על פני כדור הארץ. לדוגמה, הוא משולב עם חמצן במים כמו H2O. כדי להיות שימושי כדלק, זה צריך להיות בצורה של גז H2. לכן, אם מימן ישמש כדלק עבור מכוניות או אלקטרוניקה אחרת, H 2 צריך להיעשותקודם. לכן, מימן נקרא לעתים קרובות "נושא אנרגיה" ולא "דלק".

נכון לעכשיו, הדרך הפופולרית ביותר לייצר גז H2 היא מדלקים מאובנים, באמצעות רפורמה בקיטור של פחמימנים או גז פחם. זה לא מפחית את התלות בדלקים מאובנים והוא עתיר אנרגיה. שיטה פחות משומשת היא על ידי אלקטרוליזה של מים. זה גם דורש מקור אנרגיה, אבל זה יכול להיות מקור מתחדש, כמו רוח או אנרגיה סולארית. באלקטרוליזה, מים (H2O) מפוצלים לחלקים המרכיבים אותו, גז מימן (H2)וגז חמצן (O 2 ), באמצעותתגובהאלקטרוכימית. גז המימן שנעשה באמצעות תהליך של אלקטרוליזה יכול לשמש לאחר מכן בתא דלק של קרום חילופי פרוטון (PEM), יצירת זרם חשמלי. זרם חשמלי זה יכול לשמש להפעלת מנועים, אורות והתקנים חשמליים אחרים.

Procedure

1. שימוש באלקטרוליזר לייצור גז מימן

  1. הגדירו את האלקטרולייזר(איור 3).
  2. הקימו את בלוני איסוף הגז, ודאו שמפלס המים המזוקק בגליל החיצוני הוא בסימן 0(איור 4).
  3. חברו את האלקטרולייזר לבלוני איסוף הגז(איור 5).
  4. חברו פאנל סולארי לאלקטרוליזר באמצעות חוטי סוודר וחשו לאור שמש ישיר(איור 6). הערה, אם מזג האוויר אינו משתף פעולה באותו יום, השתמש במנורה עם נורה כדי לדמות את השמש.
  5. גז H2 ו-O2 מתחיל להיכנס

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Results

במהלך הליך האלקטרוליזה, מימן וגז חמצן נוצרים ברגע שהפאנל הסולארי מחובר ונחשף לאור השמש. זה לוקח בערך 10 דקות כדי ליצור מספיק גז H2 כדי למלא את הגליל הפנימי(טבלה 1). שים לב שיש פי שניים H2 שנוצר מ O2, כפי שניתן לראות במשוואה מאוזנת:

2 שעות2O(...

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Application and Summary

מימן הוא דלק גמיש. זה יכול להיות מיוצר באתר בכמויות קטנות לשימוש מקומי או בכמויות גדולות במתקן מרכזי. לאחר מכן ניתן להשתמש במימן לייצור חשמל עם מים בלבד כיוצר לוואי (בתנאי שמקור אנרגיה מתחדש, כמו טורבינת רוח, שימש לייצור גז המימן). לדוגמה, בבולדר, קולורדו, פרויקט Wind2H2 כולל טורבינות רוח ופאנלי...

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Tags

Skip to...

0:00

Overview

1:16

Principles of Hydrogen Fuel Cells

4:31

Using an Electrolyzer to Produce Hydrogen Gas

6:01

Fuel Cell Operation

6:46

Applications

9:18

Summary

Videos from this collection:

article

Now Playing

תאי דלק ממברנה חילופי פרוטון

Environmental Science

22.0K Views

article

זיהוי עץ: כיצד להשתמש במפתח דיכוטומי

Environmental Science

81.1K Views

article

סקר עצים: שיטת דגימת רבע ממוקדת נקודה

Environmental Science

49.3K Views

article

שימוש ב- GIS כדי לחקור ייעור עירוני

Environmental Science

12.5K Views

article

דלקים ביולוגיים: הפקת אתנול מחומר צלולוסי

Environmental Science

53.1K Views

article

בדיקה למזונות מהונדסים גנטית

Environmental Science

89.5K Views

article

עמידות וסך מוצקים במים על פני השטח

Environmental Science

35.8K Views

article

חמצן מומס במים על פני השטח

Environmental Science

55.6K Views

article

חומרים מזינים במערכות אקולוגיות ימיות

Environmental Science

38.8K Views

article

מדידת אוזון טרופוספירי

Environmental Science

26.4K Views

article

קביעת NOx בפליטת רכב באמצעות ספקטרוסקופיית UV-VIS

Environmental Science

30.0K Views

article

ניתוח עופרת של קרקע באמצעות ספקטרוסקופיית ספיגה אטומית

Environmental Science

125.3K Views

article

ניתוח פחמן וחנקן של דגימות סביבתיות

Environmental Science

29.3K Views

article

ניתוח חומרים מזינים בקרקע: חנקן, זרחן ואשלגן

Environmental Science

215.6K Views

article

ניתוח אוכלוסיות תולעי אדמה בקרקע

Environmental Science

16.4K Views

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved